QM/MM molecular dynamics of diffusive open boundary systems

開放的拡散系におけるQM/MM分子動力学法

志賀 基之   ; Masia, M.*

Shiga, Motoyuki; Masia, M.*

溶液, 界面など、開放的な拡散系を扱うためのQM/MM分子動力学シミュレーションに関する新しい方法を提案する。この方法では、主領域と副領域における粒子の分離を保つ滑らかなバイアスポテンシャルを導入する。このバイアスポテンシャルは、粒子間の交換対称性を考慮することによって、QMとMMポテンシャルが等しい極限において、統計的分布が厳密に保持されるように設計されている。本報告では、このQM/MMの"理想的極限"において、バイアスポテンシャルがある場合に計算した熱力学量は、バイアスポテンシャルがない場合に計算したものと、完全に等しいことを示す。

We suggest a new method that simply allows for hybrid QM/MM molecular dynamics simulations of diffusive open boundary systems, such as solutions, interfaces, etc. This method is based on the use of a smooth bias function that maintain the separation between the particles in the primary and the secondary regions. From the exchange symmetry of the particles, the bias potential is designed such that the statistical distribution is exactly preserved, in the limit where the underlying potentials of QM and MM become identical. In this "ideal limit" of QM/MM, we show that any thermodynamic property calculated in the presence of the bias potential is exactly the same as the one in the absence of the bias potential.